3D biotisk: bezpečnější operace a méně infekcí
Nemocniční infekce a komplikace po transplantaci zůstávají ve zdravotnictví přetrvávajícím rizikem. 3D biotisk však nabízí slibný přístup vytvářením sterilních, pro pacienta specifických tkání, které snižují kontaminaci a odmítnutí imunitním systémem. Tato technologie může snížit míru infekcí, snížit závislost na antibiotikách a zkrátit dobu hojení tím, že umožní lepší tělesnou integraci.
Infekce spojené se zdravotní péčí (healthcare-associated infections – HAI) zůstávají v moderní medicíně významným problémem. V USA se u přibližně 1 z 31 hospitalizovaných pacientů vyskytne alespoň jedna infekce v daný den. Tyto infekce spolu s chirurgickými komplikacemi a imunitním odmítnutím transplantátů přispívají k prodloužení doby rekonvalescence, zvýšeným nákladům na zdravotní péči a vyšší úmrtnosti. Jen v EU je každoročně hlášeno více než 3,5 milionu případů HAI, což vede k více než 90 000 úmrtí ročně.
Technologie 3D biotisků nabízí slibné řešení těchto problémů. Vytvořením biokompatibilních tkání a struktur specifických pro pacienta s využitím vlastních buněk pacienta má tato technologie potenciál významně snížit riziko infekce, minimalizovat imunitní odmítnutí a zlepšit chirurgické výsledky v různých lékařských oborech.
Proč biotisk pomáhá snížit infekci a zlepšuje bezpečnost
Biotisk probíhá v kontrolovaných laboratorních prostředích, která dodržují přísné standardy sterility, čímž se snižuje riziko kontaminace ve srovnání s tradičními dárcovskými tkáněmi nebo syntetickými implantáty.
„Biotisk se obvykle provádí v čistých prostorách nebo v biologicky bezpečných schránkách, které jsou filtrovány HEPA filtrem pro odstranění částic, mikrobů a spor. Tradiční dárcovská tkáň se naopak často odebírá v nemocnicích nebo na operačních sálech, kde je kvůli dlouhému času i vzdálenostem sterilitu obtížnější udržet,“ říká Vidmantas Šakalys, generální ředitel společnosti Vital3D Technologies, biotechnologické společnosti specializující se na 3D biotisková řešení.
Technologie také snižuje riziko kontaminace díky zkrácení doby manipulace. „Biotisk tkání lze vytvořit krátce před použitím, čímž se minimalizuje doba skladování a expozice. Komponenty jsou navíc přizpůsobeny specifickým potřebám pacienta, což snižuje potřebu následného zpracování nebo úprav, které by také mohly způsobit kontaminaci. Tradiční implantáty často zůstávají skladovány nebo se vyrábějí hromadně, což zvyšuje potřebu opakovaných sterilizačních cyklů a riziko kontaminace během přepravy,“ vysvětluje Šakalys.
Snížení užívání antibiotik pomocí personalizovaných implantátů
Nadměrné užívání antibiotik k léčbě infekcí je podle WHO hlavním faktorem vývoje patogenů rezistentních vůči lékům. WHO odhaduje, že antimikrobiální rezistence (AMR) by mohla do roku 2050 vést k dodatečným nákladům na zdravotní péči ve výši jedné miliardy dolarů. Právě biotištěné tkáně a implantáty se snaží řešit tento problém včas snížením počtu infekcí, a tím i nižší potřebou antibiotických léků během chirurgických zákroků a po nich.
Jak vysvětluje Šakalys, biotištěné implantáty, zejména pokud jsou vyrobeny z vlastních buněk pacienta, jsou biokompatibilnější, což vede k menšímu zánětu, nižšímu riziku infekce a snížené potřebě profylaktických antibiotik během operace a po ní. Dárcovské tkáně mohou i přes sterilizaci nést latentní infekce nebo riziko kontaminace, zatímco biotištěné tkáně se vyrábějí ve sterilním, kontrolovaném prostředí, čímž se minimalizuje kontaminace a vyhýbá se pooperační léčbě antibiotiky.
Pooperační antibiotika jsou často nutná při potřebě chirurgické revize kvůli infekci nebo špatnému usazení implantátu. Biotištěné implantáty mají tendenci tyto komplikace snižovat, což má za následek méně reoperací a menší spotřebu antibiotik v průběhu času. Technologie biotisku také umožňuje cílenější prevenci infekcí. Podle Šakalyse lze biologicky potištěné tkáně upravit tak, aby uvolňovaly lokální antimikrobiální látky, jako jsou nanočástice stříbra, antimikrobiální peptidy a lokální antibiotika. To umožní cílenou prevenci infekcí bez systémového užívání antibiotik.
Urychlení hojení a zotavení
Kromě prevence infekce vykazují biotištěné tkáně potenciál urychlit hojení díky přirozenější integraci s tělesnými systémy. „Biotisk může zkrátit dobu hojení – a v některých případech dramaticky – tím, že umožňuje přirozenější, personalizovanější a biologicky aktivní integraci tkání ve srovnání s tradičními implantáty nebo štěpy. Biotištěná kostní struktura s osteoblasty nebo kmenovými buňkami prokázala v preklinických studiích rychlejší regeneraci kostí než tradiční štěpy,“ uvedl Šakalys.
Tato technologie se již jeví jako slibná v komerčních aplikacích. Byla již např. vyvinuta biotištěná kůže, která dokáže replikovat různé kožní stavy, s potenciálním využitím pro léčbu pacientů s popáleninami efektivněji než tradiční kožní štěpy.
Podle Šakalyse jsou další aplikace stejně slibné: „Biotištěné kožní štěpy s použitím keratinocytů a fibroblastů prokázaly rychlejší uzavření ran, lepší reepitelizaci a sníženou tvorbu jizev ve srovnání se syntetickými náhražkami kůže. Biotištěné srdeční náplasti s použitím pacientových specifických srdečních buněk pomáhají srdci po poranění rychleji se remodelovat tím, že podporují synchronizovanou kontrakci a hojení,“ dodává.
Zdroj: Vital 3D technologies news